JP3150686B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、位置指示器の指示位置を検出する位置検出
装置に関するものである。

（従来の技術） この出願に先立ち、出願人は特願昭61−213970号（特
開昭63−70326号公報参照）（以下、先願と称す。）に
おいて、位置指示器とセンス部との間で電波を授受し、
該位置指示器によって指示された位置を検出する位置検
出装置について提案した。

この先願の内容を簡単に説明する。まず、センス部の
ループコイルに所定の周波数の交流電流を供給して電波
を送信させ、該電波を位置指示器に設けた同調回路に受
信させる。この際、該電波を受信した同調回路より発信
される電波をセンス部のループコイルに受信させ、該ル
ープコイルに誘導電圧を発生させる。これを複数のルー
プコイルについて順次切替えて繰返し、各ループコイル
に発生した誘導電圧に基づいて位置指示器による指示位
置を検出する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記装置では全てのループコイルに交
流電流を供給する回路と誘導電圧を検出する回路とを切
替え接続する関係上、各ループコイルの切替えにアナロ
グスイッチを用いており、ループコイルに供給できる電
流値が限られるため、ループコイルを２ターン構成にす
ることにより送信電波を強くし、SN比を良くしていた
が、センス部の構成が複雑となり、その分、コストが上
昇するという問題があった。

また、送信用のループコイルと受信用のループコイル
とを別々に設けて、該送信用のループコイルを大電流供
給可能な回路で駆動するようになしたものも提案した
（特願平１−32807号）が、この場合もセンス部の構成
が複雑となり、コストが上昇するという問題があった。

さらにまた、前記装置では位置指示器と各ループコイ
ルとの相対的な距離の相違により、同調回路に到達する
電波の強さが各ループコイル選択時毎に相違し、該同調
回路に発生する誘導電圧の電圧値も相違するため、該同
調回路中より他の電子回路を駆動するための電力を取出
す場合、誘導電圧の大小によって取出される電力も変化
し、その結果、該同調回路より発信される電波の強さの
分布に変化を与え、位置検出装置側で検出される誘導電
圧と位置指示器の位置との関係、即ち位置検出精度に悪
影響を与えるという問題があった。

本発明は前記従来の問題点に鑑み、SN比を低下させず
にセンス部の構成を簡単にでき、また、位置検出精度に
影響を与えることなく位置指示器の同調回路からの電力
の取出しを可能とする位置検出装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明では前記目的を達成するため、請求項（１）と
して、複数のループコイルを有するセンス部と、ループ
コイルに交流電流を供給する交流電流供給手段と、ルー
プコイルに発生する誘導電圧を検出する誘導電圧検出手
段とを備え、センス部のループコイルと位置指示器に設
けた同調回路との間で電波を送受することにより、該位
置指示器の指示位置を求める位置検出装置において、互
いに平行で且つ所定間隔隔てて並設された多数の導体の
一端を全て共通に接続してなり、該導体のうちの任意の
２本の他端を選択することによりループコイルが構成さ
れるセンス部を用いるとともに、大電流供給可能な回路
からなり、前記センス部の導体のうちの任意の２本の他
端を交流電流供給手段に選択的に接続する第１の選択手
段と、高入力インピーダンスを有する回路からなり、前
記センス部の導体のうちの任意の２本の他端を誘導電圧
検出手段に選択的に接続する第２の選択手段とを備えた
位置検出装置を提案する。

また、請求項（２）として、センス部の全ての導体の
うち、２以上の複数本毎の導体のみを交流電流供給手段
に選択的に接続する第１の選択手段を備えた請求項
（１）記載の位置検出装置を提案する。

また、請求項（３）として、複数の誘導電圧検出手段
と、センス部の任意の複数のループコイルを該複数の誘
導電圧検出手段に選択的に接続する第２の選択手段とを
備えた請求項（１）又は（２）記載の位置検出装置を提
案する。

（作 用） 本発明の請求項（１）によれば、一端が全て共通に接
続された、互いに平行で且つ所定間隔隔てて並設された
多数の導体のうちの任意の２本の他端を選択することに
よりループコイルが構成されるため、センス部における
導体の数を減らすことができるとともに、ループコイル
の中心間距離を任意に設定でき、また、このループコイ
ルには大電流供給可能な回路からなる第１の選択手段を
介して交流電流供給手段が接続され、また、高入力イン
ピーダンスを有する回路からなる第２の選択手段を介し
て誘導電圧検出手段が接続されるため、センス部のルー
プコイルに大きな電流値の交流電流を交流電流供給手段
より供給することができる。

また、請求項（２）によれば、センス部の全ての導体
のうち、２以上の複数本毎の導体のみに交流電流が供給
され電波が送信されることになり、これによって、同調
回路に到達する電波の強さの相違が少なくなる。

また、請求項（３）によれば、複数のループコイルに
おける誘導電圧を同時に検出することができ、位置検出
に要する時間を短縮できる。

（実施例） 第１図は本発明の位置検出装置の第１の実施例を示す
もので、図中、１はセンス部、２は第１の選択回路、３
は第２の選択回路、４は電流ドライバ、５は電圧増幅
器、６は制御部、７は位置指示器である。

センス部１は、矢印イ方向（以下、位置検出方向と称
す。）に互いに平行で且つ所定間隔隔てて並設された多
数、ここでは61本の導体１−1,1−2,……１−61の一端
を共通に接続してなるものである。

選択回路２は、大電流供給可能な第１及び第２のスイ
ッチ回路２−１及び２−２からなっている。該スイッチ
回路２−１には前記導体１−1,1−9,……１−57の他端
が接続され、また、スイッチ回路２−２には前記導体１
−5,1−13,……１−61の他端が接続されており、それぞ
れ制御部６より入力される選択情報に従って一の導体を
選択し、これによって送信用のループコイルを構成する
如くなっている。また、スイッチ回路２−１及び２−２
には制御部６より出力される所定の周波数foの交流信号
を電流増幅して供給する電流ドライバ４の出力が接続さ
れている。

選択回路３は、高入力インピーダンスのマルチプレク
サ３−１及び３−２からなっている。該マルチプレクサ
３−１には前記導体１−1,1−3,1−5,……１−57,1−5
9,1−61の他端が接続されており、また、マルチプレク
サ３−２には前記導体１−2,1−4,……１−58,1−60の
他端が接続されており、それぞれ制御部６より入力され
る選択情報に従って一の導体を選択し、これによって受
信用のループコイルを構成する如くなっている。また、
マルチプレクサ３−１及び３−２にはループコイルに発
生した誘導電圧を増幅して制御部６に出力する電圧増幅
器５の入力が接続されている。

制御部６は周知のマイクロプロセッサ等より構成さ
れ、前記周波数foの交流信号を作成して電流ドライバ４
に供給するとともに、後述する如く選択回路２及び３を
制御してセンス部１のループコイルを切替え、また、電
圧増幅器５の出力電圧をアナログ・ディジタル変換し、
所定の演算処理を実行して位置指示器７による指示位置
の座標値を求める如くなっている。

位置指示器７は、コイルとコンデンサを含み、同調周
波数が前記周波数foである同調回路８を内蔵している。

次に、前記装置の動作を説明する。

まず、制御部６は選択回路２に送信用の一のループコ
イル、例えば第２図に示すようにセンス部１の導体１−
９及び１−21からなるループコイルを選択する情報を送
出し、該ループコイルに電流ドライバ４を接続して周波
数foの交流電流を供給し、電波を送信させる。この際、
位置指示器７がセンス部１上、例えば点Ａに載置されて
いると、前記電波は同調回路８を励振し、これに周波数
foの誘導電圧を発生させる。

次に、制御部６は選択回路２に対する前記選択情報の
送出を一定時間継続させた後、これを取止めて電波の送
信を停止させるとともに、選択回路３に受信用の一のル
ープコイル、例えば第３図（ａ）に示すようにセンス部
１の導体１−12及び１−15からなるループコイルを選択
する情報を送出し、該ループコイルに電圧増幅器５を接
続する。この時、位置指示器７の同調回路８に発生した
誘導電圧はその損失に応じて徐々に減衰するとともに周
波数foの電波を発信するが、該電波は前述した受信用の
一のループコイルを励振し、誘導電圧を発生させる。該
誘導電圧は電圧増幅器５により増幅されて制御部６に送
出される。

次に、制御部６は選択回路３に対する前記選択情報の
送出を一定時間継続させた後、これを取止めて電波の受
信を停止させるとともに、選択回路２に前記同様な第２
図に示す送信用の一のループコイルを選択する情報を送
出し、再び電波を送信させる。

さらに、制御部６は前記選択情報の送出、即ち電波の
送信を前記同様な一定時間継続させた後、これを取止め
るとともに、選択回路３に受信用の他のループコイル、
例えば第３図（ｂ）に示すようにセンス部１の導体１−
13及び１−16からなるループコイルを選択する情報を送
出し、該ループコイルに電圧増幅器５を接続して電波の
受信を行わせる。

以下、前記送信用の一のループコイルによる電波の送
信と、受信用のさらに他のループコイル、即ち第３図
（ｃ）に示すようなセンス部１の導体１−14及び１−17
並びに第３図（ｄ）に示すような導体１−15及び１−18
からなるループコイルによる電波の受信とを繰返す。

前述した電波の送信の際に電流ドライバ４より出力さ
れる交流電流及び電波の受信の際に電圧増幅器５より出
力される誘導電圧の一例を第４図に示す。図中、Va,Vb,
Vc,Vdはそれぞれ前述した導体１−12及び１−15,1−13
及び１−16,1−14及び１−17,1−15及び１−18からなる
受信用のループコイル選択時の誘導電圧である。

この後、制御部６は送信用の他のループコイル、例え
ばセンス部１の導体１−13及び１−25からなるループコ
イルを選択する情報並びにこれに対応した受信用の各ル
ープコイル、即ち導体１−16及び１−19,1−17及び１−
20,1−18及び１−21,1−19及び１−22からなるループコ
イルを選択する情報を前記同様に選択回路２並びに選択
回路３に送出して電波の送信と受信とを繰返す。

制御部６は前記電波の送信及び受信をセンス部１の全
ての導体により前述した如く構成し得る各ループコイル
（但し、位置検出方向の両端部付近においては送信用及
び受信用のループコイルとも、前記とは間隔の異なる導
体同士から構成される。）について繰返し、得られた誘
導電圧の電圧値をディジタル値に変換し、これらに所定
の演算処理を実行することにより、位置指示器７の指示
位置を求める。なお、具体的な演算処理の内容は前述し
た先願と同様であるから詳述しない。

以上述べた電波の送受信及び指示位置の計算は一定周
期で繰返され、得られた位置指示器７の指示位置の情報
は図示しないホストコンピュータ等に転送される。

このように前記実施例によれば、選択回路２によりセ
ンス部１のループコイルに大きな電流を流すことがで
き、送信電波を強くすることができるとともに、選択回
路３によりセンス部１のループコイルの誘導電圧を高入
力インピーダンスで検出でき、これによって、検出信号
のSN比を向上させることができる。また、センス部１は
61本の平行な導体の一端を共通に接続した櫛の歯形状と
なしたので、基板の一面側のみで形成でき、その分、コ
ストダウンできるとともに、任意の導体同士によりルー
プコイルを構成することができ、また、ここではセンス
部１の全ての導体のうち、４本毎の導体のみを選択回路
２に接続して送信用のループコイルを構成し、さらに１
つの送信用のループコイルに対して４つの受信用のルー
プコイルを組合わせるようになしたので、選択回路２を
構成するスイッチ回路を少なくすることができ、その
分、コストダウンできるとともに、位置指示器７の同調
回路８に到達する電波の強さの変化を少なくすることが
できる。

なお、前記実施例は一方向の位置検出を行うものであ
るが、前記同様なセンス部をその導体同士が直交する如
く配置するとともに、前記同様な選択回路、電流ドライ
バ及び電圧増幅器を設けて、交互にその位置検出を行う
ことにより、直交する２方向の指示位置を検出すること
もできる。

また、前記実施例において、選択回路３に送出する情
報を変えて受信用のループコイルを構成する導体の組合
わせを変えることもできる。即ち、例えば第５図（ａ）
に示すように導体１−９及び１−14からなる受信用のル
ープコイルを構成し、その次に第５図（ｂ）に示すよう
に導体１−14及び１−19からなる受信用のループコイル
を構成するようになしても良く、この場合はループコイ
ルの中心間距離が広がるため、位置検出精度は劣化する
が、センス部１全体を走査するのに要する時間が短くて
済む。従って、位置検出の開始時においてはこのように
受信用のループコイルの幅を広げてセンス部１全体を走
査し、位置指示器７の大まかな位置を素早く検出し、そ
の後は受信用のループコイルの幅を前述した如く設定し
てセンス部１の該位置指示器７が存在する部位付近のみ
に対して走査を行い、その詳細な指示位置を検出するよ
うになしても良い。

第６図は本発明の第２の実施例を示すもので、ここで
は受信用のループコイルを同時に４つ構成して誘導電圧
をそれぞれ検出する如くなしたものである。即ち、図
中、３′は選択回路、５−1,5−2,5−3,5−４は電圧増
幅器であり、各電圧増幅器５−１〜５−４には選択回路
３′を介してセンス部１の導体が４本毎に接続されてい
る。

前記構成において、電波送信の際は、例えば第６図
（ａ）に示すように選択回路２によりセンス部１の導体
１−13及び１−21からなるループコイルを電流ドライバ
４に接続して電波の送信を行い、また、電波受信の際は
例えば、第６図（ｂ）に示すように選択回路３′により
導体１−12及び１−16からなるループコイル、導体１−
13及び１−17からなるループコイル、導体１−14及び１
−18からなるループコイル、導体１−15及び１−19から
なるループコイルをそれぞれ電圧増幅器５−1,5−2,5−
3,5−４に接続して電波の受信、即ち誘導電圧の検出を
行う。

前記電波の送信の際に電流ドライバ４より出力される
交流電流及び電波の受信の際に電圧増幅器５−１〜５−
４よりそれぞれ出力される誘導電圧の一例を第７図に示
す。図中、Va′,Vb′,Vc′,Vd′はそれぞれ前述したセ
ンス部１の導体１−12及び１−16,1−13及び１−17,1−
14及び１−18,1−15及び１−19からなるループコイルに
発生し電圧増幅器５−１〜５−４より出力された誘導電
圧である。

この実施例によれば、４つのループコイルに発生する
誘導電圧が同時に得られるから、制御部６において各誘
導電圧の読取り速度を高速化するのみで、位置検出に要
する時間を短縮することができる。

なお、第１及び第２の実施例においては受信用の各ル
ープコイルに対する送信用のループコイルの位置をほぼ
同様なものとし、位置指示器の同調回路における共振状
態をほぼ一定になるようにしているので、位置指示器に
搭載した他の電子回路を動かすために該同調回路に整流
回路を接続して電力を取出しても発信する電波の強さの
分布、即ち位置検出精度に影響を与えることはない。

また、第１及び第２の実施例において、位置指示器に
対する操作状態の変化に応じて同調回路の周波数や位相
を変化させ、これを位置検出装置側で検出することによ
り、位置指示器に対する操作状態を識別させることもで
きる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の請求項（１）によれ
ば、複数のループコイルを有するセンス部と、ループコ
イルに交流電流を供給する交流電流供給手段と、ループ
コイルに発生する誘導電圧を検出する誘導電圧検出手段
とを備え、センス部のループコイルと位置指示器に設け
た同調回路との間で電波を送受することにより、該位置
指示器の指示位置を求める位置検出装置において、互い
に平行で且つ所定間隔隔てて並設された多数の導体の一
端を全て共通に接続してなり、該導体のうちの任意の２
本の他端を選択することによりループコイルが構成され
るセンス部を用いるとともに、大電流供給可能な回路か
らなり、前記センス部の導体のうちの任意の２本の他端
を交流電流供給手段に選択的に接続する第１の選択手段
と、高入力インピーダンスを有する回路からなり、前記
センス部の導体のうちの任意の２本の他端を誘導電圧検
出手段に選択的に接続する第２の選択手段とを備えたた
め、センス部における導体の数を減らすことができ、ま
た、基板の一面側のみで形成でき、その分、コストダウ
ンできるとともに、任意の２本の導体によりループコイ
ルを構成することでループコイルの中心間距離を任意に
設定でき、また、センス部のループコイルに大きな電流
値の交流電流を供給することができ、これによって送信
電波を強くすることができ、検出信号のSN比を向上させ
ることができる。

また、本発明の請求項（２）によれば、センス部の全
ての導体のうち、２以上の複数本毎の導体のみを交流電
流供給手段に選択的に接続する第１の選択手段を備えた
ため、位置指示器の同調回路に到達する電波の強さの相
違、即ち該同調回路に発生する誘導電圧の電圧値の変化
を少なくことができ、従って、位置検出精度に影響を与
えることなく同調回路から電力を取出すことができると
ともに、該第１の選択手段を構成する大電流供給可能な
回路の数を減らすこともでき、その分、コストダウンを
図ることもできる。

また、本発明の請求項（３）によれば、複数の誘導電
圧検出手段と、センス部の任意の複数のループコイルを
該複数の誘導電圧検出手段に選択的に接続する第２の選
択手段とを備えたため、複数のループコイルにおける誘
導電圧を同時に検出することができ、位置検出に要する
時間を短縮することができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置検出装置の第１の実施例を示す構
成図、第２図は第１図の装置における送信状態の一例を
示す説明図、第３図（ａ）〜（ｄ）は第１図の装置にお
ける受信状態の一例を示す説明図、第４図は第１図の装
置における交流電流及び誘導電圧の一例を示す波形図、
第５図（ａ）（ｂ）は受信用のループコイルの中心間距
離を広くして走査するようすを示す説明図、第６図
（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施例を示す要部説明
図、第７図は第６図の装置における交流電流及び誘導電
圧の一例を示す波形図である。 １……センス部、１−１〜１−61……導体、2,3,3′…
…選択回路、２−1,2−２……スイッチ回路、３−1,3−
２……マルチプレクサ、４……電流ドライバ、5,5−１
〜５−４……電圧増幅器、６……制御部、７……位置指
示器、８……同調回路。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のループコイルを有するセンス部と、
   ループコイルに交流電流を供給する交流電流供給手段
   と、ループコイルに発生する誘導電圧を検出する誘導電
   圧検出手段とを備え、センス部のループコイルと位置指
   示器に設けた同調回路との間で電波を送受することによ
   り、該位置指示器の指示位置を求める位置検出装置にお
   いて、 互いに平行で且つ所定間隔隔てて並設された多数の導体
   の一端を全て共通に接続してなり、該導体のうちの任意
   の２本の他端を選択することによりループコイルが構成
   されるセンス部を用いるとともに、 大電流供給可能な回路からなり、前記センス部の導体の
   うちの任意の２本の他端を交流電流供給手段に選択的に
   接続する第１の選択手段と、 高入力インピーダンスを有する回路からなり、前記セン
   ス部の導体のうちの任意の２本の他端を誘導電圧検出手
   段に選択的に接続する第２の選択手段とを備えた ことを特徴とする位置検出装置。
2. 【請求項２】センス部の全ての導体のうち、２以上の複
   数本毎の導体のみを交流電流供給手段に選択的に接続す
   る第１の選択手段を備えたことを特徴とする請求項
   （１）記載の位置検出装置。
3. 【請求項３】複数の誘導電圧検出手段と、センス部の任
   意の複数のループコイルを該複数の誘導電圧検出手段に
   選択的に接続する第２の選択手段とを備えたことを特徴
   とする請求項（１）又は（２）記載の位置検出装置。